石英砂是制備多晶硅和單晶硅的基本原料，應用于半導體技術、太陽能、航天等高科技領域。石英砂的純度和元素含量直接影響著所制備產品的好壞。傳統石英砂的制備工藝為：粗選→破碎→焙燒→水碎→粉碎→除鐵→酸浸泡→浮選等工序，后制成80-100目的產品。這種生產和提純工藝較簡單，不能有效去除石英的包裹雜質、表面雜質以及生產過程中存在的雜質，使得純度不高，特別是內部對多晶硅有很大影響的硼和磷等，去除效果更差。

本專利旨在提供一種制備適用于生產多晶硅的高純石英砂的方法，采用石英砂為基本原料，通過對塊狀原料的水碎除去砂粒表面和內部的礦異物，以及通過對石英砂細粉的水碎除去石英砂中的可燃和可溶性雜質，再通過酸浸去除絕大多數的礦異物，得到高純石英砂，為制備高質量的金屬硅提供原料。

制備適用于生產多晶硅的高純石英砂方法包括以下步驟：

1、粗選：將各類石英原礦中的明顯的雜質和異物去除；

2、破碎：采用破碎機將石英原礦破碎至粒徑為1-20mm的顆粒；

3、水碎：將被燒后的石英顆粒置于冷水中快速冷卻，以達到去除礦物內部的汽泡、水紋以及一些包裹的雜質的目的，使礦物裂開；

4、粉碎：采用濕磨或干磨將原料制成粒徑在5-50μm的超細石英砂；

5、高梯磁磁選：選用磁場強度為50-15000高斯的高梯磁磁選選礦設備，取出原料本身和操作過程中引入的鐵等單質以及具有弱磁性的這些單質的化合物；

6、分級：利用分級設備按標準將原料分成多種粒度范圍產品，在后續處理中，根據粒度范圍均進行分別處理；

7、焙燒：采用焙燒爐，將石英原礦顆粒在300℃-1500℃的條件下焙燒2-5小時；

8、水碎：將被燒后的石英顆粒迅速置于室溫熱水中冷卻，溶去焙燒生成的易溶性物質，并通過對水加熱0.5-2小時，以增加該部分可溶性物質在水中的溶解度；

9、浮選：向水碎后的石英砂細粉加入浮選劑，將比重小于1的雜質除去；

10、去離子水洗：用去離子水洗除殘余的浮選劑和石英砂表面的雜質；

11、干燥：先將去離子水洗后的石英砂進行風干（晾干）等除去大批量的水，然后再在特種干燥設備中進行干燥，并加熱至100℃-200℃；

12、酸浸：將干燥后的石英砂加入浸漬槽，在干燥高溫的條件下迅速加入酸浸所用的酸（硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸），酸的濃度為5%-20%，在30℃-100℃的條件下恒溫攪拌2-24小時，除去石英砂細粉中的微量金屬和非金屬雜質；

13、去離子水洗：將酸浸后的原料用去離子水洗去原料包含的酸液等，直至呈中性；

14、干燥及包裝：用特種干燥設備將原料進行干燥，并在凈化車間內進行真空包裝，得到產品。

該高純石英砂的制備方法，主要體現在對硼和磷的脫除上，現有技術一般只對大塊的礦石進行一次粉碎，該步驟雖可以脫除大量氣泡、裂痕以及礦本身包含的一些礦異物，但經該過程后，石英砂的粒徑仍然很大，對于粒徑內部的礦異物仍然不能進行有效的脫除。由于石英砂粉碎后進行再次的焙燒和水碎，使石英砂細顆粒更大程度的與空氣中的氧等結合，可以更好地脫除能與氧發生反應并能夠氣化或升華的物質。將焙燒后的樣品放入水中后，又可以將可溶性的一些物質脫除，水碎后的物料進行加熱，可以大大增加生成的可溶性雜質在水中的溶解度，提高脫雜效果。